Учените от ЦЕРН, където се намира Големият адронен колайдер, са наблюдавали удивително рядко явление на субатомно ниво, което може да доведе до ново разбиране на стандартния модел на физиката на елементарните частици.
В рамките на експеримент, наречен NA62, изследователите откриха и измериха свръхрядка форма на разпад на субатомна частица, наречена каон. Това е едно от най-редките взаимодействия във физиката на елементарните частици, наблюдавани някога: според учените по-малко от един на десет милиарда каона се разпада по този начин.
Стандартният модел предсказва това разпадане на каон, което се нарича „златен канал“, с висока степен на точност. По този начин наблюдението на явлението в действие предоставя уникална възможност за проверка на настоящото ни разбиране за субатомния свят.
„Ако измерим отклонение от стандартния модел, това е ясен признак за нова физика“, казва Кристина Лазерони, физик на елементарните частици от Университета в Бирмингам, която е работила по експеримента, в интервю за Interesting Engineering.
Каоните, известни още като К-мезони, са съставени от два кварка. Заредените каони - обектът на експеримента - съдържат възходящ кварк и антистранен кварк.
Без да навлизаме в дълбочина, това, което трябва да знаете, е, че при свръхрядкото разпадане, което учените са търсили, заредените каони се разпадат и произвеждат три други частици: заредена частица, наречена пион, както и неутрино и антиматерия неутрино или антинеутрино.
За да наблюдават този сценарий, изследователите използват ускорител на частици - супер протонния синхротрон на ЦЕРН, - за да изстрелят високоинтензивен сноп протони в неподвижна мишена. Това изхвърли вторични частици, включително каони, които бяха прецизно измерени с детектор.
И с късмета на своя страна изследователите уловиха каоните в наглед невъзможния момент: в цифри заредените каони претърпяха свръхрядкото разпадане около 13 на 100 милиарда пъти.
Това е изключителна рядкост, но според учените е с около 50 процента по-често от предвиденото в стандартния модел - несъответствие, което ще трябва да бъде преодоляно по един или друг начин. Това обаче не е непременно краят на стандартния модел. Поради свързаната с него неопределеност е много възможно неговите прогнози да са съвместими с откритото тук.
Дори и така, това е най-прецизното откриване от този вид до момента. Изследователите и преди са наблюдавали свръхрядкото разпадане на каон, но за първи път то е измерено със значимост пет стандартни отклонения, или пет сигма, което е стандартът за правене на откритие във физиката на елементарните частици; в зависимост от съответното явление това означава, че има или само 0.00003%, или 0.00006% шанс наблюдаваното да е статистическа случайност.
„Търсенето на „нова физика“ в този разпад изисква повече данни, но този резултат е скок напред и допълнително засилва големия интерес към това направление на изследванията“, заявява в изявление за работата координаторът по физика на НА62 Карим Масри.
